分子生物学20095的课件资料.pptxVIP

分子生物学20095的课件资料;第六章 基因表达的调控（下）;2.3 转录水平调控;2.5 翻译水平的调控;2．真核基因表达的调控;真核细胞的基因一般不组成操纵子，即使某些基因连在一起，并受共同的调节基因的产物的调节，也不形成多顺反子mRNA，其mRNA的半寿期也较长。除酵母、藻类和原生动物等生物外，真核生物都是由多细胞组成的，多细胞真核生物是由不同的组织细胞构成的，从受精卵到完整个体要经过复杂的分化发育过程。这些特点使真核生物基因表达调控达到了原核生物不可能拥有的深度和广度。;原核生物和多细胞真核生物在基因表达调控上最大的差别在于：原核生物同一群体的每个细胞都和外界环境直接接触，它们主要是通过转录水平的调控以开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件（主要是营养水平的变化）。而对大多数真核生物来说，基因表达调控的最明显的特征是能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使特定的组织器官行使不同的功能。;真核细胞基因表达调控的研究是在70年代后期才有所突破并逐步活跃起来的，近年来已积累了大量的资料，并已成为目前世界上最活跃的科研领域之一。尽管由于多细胞真核生物的复杂性，这方面的研究曾在过去很长一段时间内难以取得突破性进展，但随着基因工程和现代生物技术如体外DNA重组、DNA和RNA杂交、定向诱变、PCR合成及分子克隆等的发展和应用，目前已经对许多高等真核生物的基因调控作用出了令人满意的解答。;真核生物基因表达调控根据其性质可分为两大类： 一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核生物对环境条件变化所作出的反应。瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时以及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。 二是发育调控或称为不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部过程。 根据基因表达调控的层次性可分为染色体水平调控、转录水平调控、转录后水平调控、翻译水平调控及蛋白加工水平的调控等。 ; 2.1 真核基因表达调控的主要特点 ;⑴ 原核细胞的染色体是裸露的DNA???而真核细胞中染色体则是DNA和组蛋白紧密结合形成核小体。所以，在原核细胞中染色体的结构对基因表达没有明显的调控作用，而真核细胞中这种作用是明显的。 例如，有许多实验证明，活泼转录区的核小体结构与不转录区的核小体结构有所不同，表现为： ①转录区核小体的结构已不完整，这种不完整可能使调控蛋白更易于结合，或者是由于调控蛋白的结合引起了核小体结构的不完整。;②正在转录的染色体DNA的甲基化程度（主要是胞嘧啶的甲基化）降低。 ③正在转录的染色体趋向于缺乏组蛋白H1，核心组蛋白也发生乙酰化等变化。在体外将组蛋白加到真核DNA中实现染色体再造的实验证明，裸露DNA转录的速度比再造核小体的转录速度要快得多。;⑵ 在原核基因转录的调控中，既有用激活物的正调控，也有用阻遏物的负调控，二者同等重要。在真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分，但迄今为止已知的主要是正调控，而且一个真核基因通常有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异的结合上去才能启动基因的转录。 真核细胞基因的表达普遍采用正调控的原因可能有两个方面：;①由于真核基因组比原核基因组大得多，因而调控蛋白在DNA上的非特异性结合便成为一个很重要的问题。随着基因组的加大，一个能非特异性结合蛋白质的DNA序列在不适当位置上随机出现的可能性也在加大。在这种情况下，能够保证被调控基因特异表达的方法之一就是使用多个调控蛋白。因为特异结合几种不同调控蛋白的DNA序列，能够以适当的有功能方式排列在一起的随机发生的可能性几乎是没有的。;然而用多种蛋白调控一个基因的表达就必须都是正调控机制才能做到特异的调控，因为如果用几种阻遏物进行调控，则只要结合上一种就足以封阻基因的转录。而用几种正调控蛋白，则这些蛋白质必须同时结合在DNA序列上形成复合物才能启动转录，这样就保证了基因的特异性表达。现在看来，一个多细胞生物基因的调控位点（即调控蛋白特异性结合的序列）平均至少是5个。;②由于真核细胞基因组所含的基因数目很多，但高度分化了的不同细胞中，每种细胞只需表达一小部分。例如，人的基因组中大约含有106个基因，但在不同的细胞中却只表达其中不同的一小部分，如果是负调控，则任何细胞都需要合成106种不同的阻遏蛋白，而且它们的浓度必须达到足以特异地结合在调控位点上，以封阻每个基因的表达。而采用正调控，则由于每种细胞的大部分基因通常是不表达的（即RNA聚合酶不结合在启动子上），表达的仅为一小部分，因此每种细胞仅合成它需要的一小套激活蛋白就可以了，这就大大减轻了细胞合成蛋白质的负担。;⑶ 原核细胞基因的转录和翻译通常是在同一空间和时间进行的，即在转录尚未完成之前翻译就已开始。而真细胞基因的转录是在细